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Approches pédagogiques

 

Tous les êtres vivants ont une origine commune. Etudier les origines de la vie revient donc à chercher à comprendre comment a pu apparaître sur Terre l'ancêtre commun à tous ces êtres vivants.


Les plus anciennes traces de vie sur Terre

 

Objectif : dégager les caractéristiques des plus anciens êtres vivants de la planète, en comparaison avec les formes de vie actuelles (principe d'actualisme).
 

Documents utilisables Idées à dégager

Images des plus anciens fossiles trouvés

Les plus anciennes traces de vie découvertes sur notre planète datent d'environ 3,6 GA. Il s'agit d'organismes de très petite taille, ressemblant aux bactéries actuelles (Procaryotes).

Indices géologiques d'une activité biologique ancienne (stromatolites) 

Si l'on applique le principae d'actualisme, on peut dire qu'il y avait sur Terre, dès 3,6 GA, des Procaryotes ressemblant aux Cyanobactéries actuelles, et capables de réaliser la photosynthèse.

Documents sur les bactéries et les cyanobactéries actuelles 

Les Procaryotes vivant actuellement sur notre planète présentent un degré assez important de complexité, tant au point de vue structural que fonctionnel:

  • structure cellulaire : membrane plasmique, cytoplasme, matériel génétique (ADN)
  • métabolisme cellulaire basé sur l'intervention d'enzymes; synthèse protéique à partir de l'information génétique contenue dans l'ADN, utilisation de l'ATP pour toutes les réactions nécessitant de l'énergie, reproduction conforme avec mécanisme de réplication semi-conservatif de l'ADN,.... 

 

Bilan : Les plus anciennes traces de vie découvertes sur la Terre sont des Procaryotes, ressemblant aux Cyanobactéries actuelles, et datés de 3,6 GA.Il s'agit donc d'organismes présentant déjà un degré assez important d'organisation fonctionnelle. On peut donc faire l'hypothèse que la vie est apparue de façon plus ancienne, sous une forme plus "primitive"....

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Des conditions de vie très différentes de celles qui existent aujourd'hui

 

Objectif : Reconstituer les conditions de vie qui pouvaient régner à la surface de notre planète il y a environ 4 GA.
 

Documents utilisables Idées à dégager

Composition chimique des gaz rejetés par les volcans

 

Au cours des temps géologiques, la composition chimique de l'atmosphère a évolué. L'atmosphère primitive ne contenait pas de dioxygène, et elle était riche en dioxyde de carbone et en méthane (elle était donc très réductrice).

La couche d'ozone ne pouvait donc pas exister, et les U.V. solaires bombardaient la surface de la planète.

Il y a 4 GA, les océans étaient probablement déjà formés, et ils étaient riches en substances nutritives (minérales et organiques).

 

Bilan : l'apparition de la vie s'est faite alors que la planète connaissait des conditions environnementales (composition de l'atmosphère,....) très différentes de celles qui existent aujourd'hui. 

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La vie dans les milieux extrêmes

 

Objectif : rechercher les formes de vie actuelles qui se développent dans des conditions qui se rapprochent de celles que devait connaître la Terre il y 3,6 GA, pour essayer de progresser dans cette connaissance des premiers êtres vivants
 

Documents utilisables Idées à dégager

Illustrations et renseignements sur la biologie de bactéries hétérotrophes, de bactéries chimiotrophes, de bactéries extrémophiles...

Certaines formes de vie n'ont pas besoin de dioxygène pour vivre. 

Certaines formes de vie sont capables de vivre aujourd'hui dans des environnements qui pourraient ressembler à ceux qui existaient sur Terre il y a 4 GA.

 

Bilan : Il existe actuellement sur notre planète des êtres vivants qui vivent dans des conditions qui pouvaient être celles qui régnaient il y a 3,6 GA sur la Terre. Il s'agit uniquement de Procaryotes, que l'on qualifie de Bactéries extrémophiles. Certaines sont autotrophes chimiosynthétiques, d'autres sont hétérotrophes. On peut supposer que les plus anciennes formes de vie sur Terre devaient ressembler à ces bactéries. Leur organisation fonctionnelle est déjà complexe.

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Les scénarios envisagés

Objectif : dégager les grandes lignes des deux principaux scénarios proposés et leurs bases scientifiques :

  • La formation des premières cellules vivantes à partir de la soupe primitive
Documents utilisables Idées à dégager
Expérience dite de Büchner Une activité biologique, la fermentation alcoolique, peut se dérouler in vitro, en solution, en l'absence de tout organisme vivant (milieu acellulaire). 
Les cellules obéissent aux lois de la chimie.
Manipulations sur les coacervats

De simples agrégats moléculaires peuvent manifester certaines propriétés du vivant. 

Les cellules vivantes obéissent aux lois physicochimiques.

Expérience de Miller

 

 

  • Une origine extraterrestre de la vie 
Documents utilisables Idées à dégager

Texte présentant les arguments des partisans de la panspermie.

Documents concernant la recherche de vie sur d'autres planètes.

Pour certains scientifiques, la vie ne serait pas apparue sur la Terre, mais des bactéries auraient pu être apportées par des météorites et trouver sur notre planète des conditions favorables à leur développement et à leur évolution.

 

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Travaux pratiques

Expériences sur la chimie du vivant :

  • Pasteur et la génération spontanée
  • Expérience de Büchner (1897)
  • Préparer et observer des coacervats (Oparin, 1930)
  • Expérience de Miller (1953)
  • Vie aérobie et protection contre les dérivés actifs de l'oxygène

 

Culture de cyanobactéries et d'algues unicellulaires:

 

Culture de divers autres microorganismes :

  • Général

Le site Web de Didier POL

(Méthodes de culture de microorganismes : levures, bactéries luminescentes). 

  • Eubactéries

BIOFILM on line manual

(Diverses manipulations de microbiologie en rapport avec les biofilms bactériens).

Le site Web de Didier POL (bactéries lumineuses)

  • Levures

Le site Web de Didier POL (Utilisation des levures au lycée).

GENE (en anglais) (méthodes de laboratoire concernant la levure). 

 
Fournisseurs de microorganismes :

Sur Bmedia (Paris VI)
Adresses et sites Web de fournisseurs de eubactéries, cyanobactéries, archaebactéries, algues, levures.

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